6.4. Привод центробежного компрессора

Для привода центробежных компрессоров применяют: стандартные электродвигатели, достоинствами которых являются простота запуска и удобства в эксплуатации; газовые турбины, обладающие автономностью, более высокой, нежели стандартные электродвигатели, частотой вращения (5,5—6,0 тыс. об/мин) и возмож­ностью экономичного регулирования; паровые и воздушные (для холодильных компрессоров) турбины с высокой частотой вращения (до 100 тыс. об/мин).

В зависимости от вида привода возможны различные варианты компоновки двухкорпусных машин. При самостоятельном приводе каждого корпуса K₁ и К₂ непосредственно от турбины Т (рис. 2г) или через мультипликатор М от электродвигателя Д (рис. 2д) возможно сообщить каждому ротору различную ча­стоту вращения, но компрессорный агрегат состоит из большого числа отдельных машин. Это усложняет обслуживание и уве­личивает эксплуатационные расходы. Более выгодны схемы с одним двигателем, но разными частотами вращения ротора в каждом корпусе компрессора. От высокооборотного двигателя (турбины) первый корпус K₁ низкого давления принимает мощность непо­средственно, а второй К₂ высокого давления — через мультипликатор М (рис. 2 е). При электроприводе требуется повышение частоты вращения вала также и в первом корпусе (рис. 2 ж, з).

6.5. Ротор центробежного компрессора

Рабочие колеса центробежных компрессоров различают в зависимости от типа лопастей: 1) с лопастями загнутыми назад, 2) с радиальными лопастями, имеющими входную часть пространственной формы. Первый тип используют в стационарных компрессорах. Различают рабочие колеса насосного типа ( =15—30°, число лопастей z = 6—9) и колеса компрессорного типа (β_2л =35—55°, z = 18—30). В последнее время для начальных ступеней компрессора применяют также рабочие колеса с β_2л = 55—90° (колеса авиационного типа). Эффективность лопастного аппарата такого типа несколько снижена, но степень повышения давления в ступени получается большей. Лопасти изготовляют постоянной толщины (2—8 мм), с округленной входной и скошенной выходной кромками. Наиболее распространена форма лопасти в виде дуги окружности. Способы крепления лопастей в закрытых рабочих колесах: заклепками, шипами, сваркой и др.

Рабочее колесо — наиболее напряженная деталь центробежного компрессора. Рис. 6.3, дает представление о напряжениях радиальном , кольцевом σ_t, и расчетном (3σ_t—σ_r) в несущем и покрывающем дисках колеса при окружной скорости на выходе w = 293 м/с, а также о профиле дисков, обеспечивающем равнопрочность. Диски изготовляют из кованой углеродистой или легированной стали, а при низких окружных скоростях — отлитыми из стали или из алюминиевых сплавов. Рабочие колеса небольших размеров изготовляют фрезерованием или электроэрозией. С целью уменьшения потерь внутренняя поверхность рабочих колес выполняется гладкой; с наружной стороны диски полируют.

Рис. 6.3. Рабочие колеса центробежных компрессоров:

а - открытое с радиальными лопастями; б - крепление лопастей в закрытых колесах: 1 - штампованное z-образной формы, с креплением заклепками; 2 -фрезерованное с шипами; 3 - со сквозными отверстиями; в - эпюры напряжений в дисках

При больших частотах вращения вала, применяемых в компрессорах, сравнительно небольшая неуравновешенность ротора вызывает вибрацию машины, что в некоторых случаях приводит к поломке уплотнений.

Перед посадкой на вал каждое колесо проходит статическую балансировку, а затем ротор в сборе — динамическую балансировку. Дебаланс устраняется снятием металла с обода крайних колес. Рабочие колеса насаживают на вал с натягом, гарантирующим сборку ротора от дебаланса и от расслабления при вращении. Колесо фиксируют на валу штифтами, передающими крутящий момент с вала на колесо и предохраняющими его от осевого смещения, или шпонками (передача крутящего момента) и распорными втулками и гайками (фиксация от осевого смещения).

Осевой сдвиг ротора, вызванный износом упорного подшипника, контролируется реле, останавливающим машину при недопустимом сдвиге.